Jurnal Keselamatan Radiasi dan Lingkungan

Jurnal
Keselamatan Radiasi dan Lingkungan
e-ISSN: 2502 – 4868
www. batan/ptkmr/jrkl
EFEK INDUKSI MUTASI RADIASI GAMMA 60Co PADA PERTUMBUHAN FISIOLOGIS
TANAMAN TOMAT (Lycopersicon esculentum L.)
Gusti Ngurah Sutapa dan I Gde Antha Kasmawan
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Udayana, Kampus Jimbaran, Bali,
[email protected]
ABSTRAK
EFEK INDUKSI MUTASI RADIASI GAMMA 60Co PADA PERTUMBUHAN FISIOLOGIS TANAMAN TOMAT
(Lycopersicon esculentum L.). Hampir seluruh jenis masakan di Indonesia menggunakan tomat (Lycopersicon esculentum L.)
sebagai bahan dasar pembuatannya. Nilai gizi yang terkandung dalam tomat juga cukup tinggi, karena terdapat sejumlah kandungan
vitamin yang diperlukan oleh tubuh manusia. Selain itu, tomat menjadi tanaman unggulan nasional komoditas hortikultura dan
prioritas utama pada sejumlah provinsi di Indonesia. Demikian banyak manfaat dari tomat mengindikasikan bahwa produktivitas
tomat harus segera ditingkatkan. Salah satu peningkatan dari segi kualitas dapat dilakukan dengan cara induksi mutasi dengan radiasi
gamma Co-60. Induksi mutasi adalah perubahan genetik yang disebabkan oleh usaha manusia, salah satu caranya yaitu dengan bahan
radioaktif. Radiasi gamma Co-60 dari pesawat IRPASENA dipaparkan pada biji tomat dengan perlakuan dosis 50, 100, 150, 200 dan
250 Gy. Selanjutnya dilakukan pengukuran terhadap pertumbuhan fisiologis meliputi lebar daun, tinggi tanaman, jumlah buah dan
berat basah buah tomat dari minggu-1 hingga panen. Hasil penelitian menunjukan kurva pertumbuhan fisiologi tanaman tomat sesuai
dengan kurva sigmoidal pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan fisiologis tanaman tomat optimal pada dosis radiasi gama Co-60 100
Gy. Pada dosis optimal tersebut pertumbuhan fisiologis tanaman tomat diketahui yang terbaik (unggul) dibandingkan pada dosis di
bawah dan di atas 100 Gy maupun kontrol.
Kata kunci: Induksi mutasi, radiasi gamma Co-60, fisiologis tanaman tomat
ABSTRACT
The INDUCTION MUTATION EFFECTS OF 60Co GAMMA RADIATION ON PHYSIOLOGICAL GROWTH OF
TOMATO. Almost all types of cuisine in Indonesia are using tomatoes as the base material of manufacture. The nutritional value
contained in tomatoes is also quite high, because there is a number of vitamin content required by the human body. In addition, the
tomatoes in plants featured national horticultural commodity and priority on a number of provinces in Indonesia. So many benefits of
tomatoes indicates that the productivity of tomatoes should be improved. One improvement in terms of quality can be done by means
of mutation induction with gamma radiation of Co-60. Induction of mutations are genetic changes caused by human effort, one of
them is by using radioactive materials. Gamma rays of Co-60 from the IRPASENA facility was exposed to tomato seeds at doses of
50, 100, 150, 200 and 250 Gy. And then measurements were conducted on the physiological growth of leaf width, plant height,
number of fruit and wet weight of tomatoes from week 1 until harvest. The results showed a growth curve of tomato is in accordance
with sigmoidal plant physiological growth curve. Optimal physiological growth of tomato plants was obtained at dose of gamma
radiation of 100 Gy. At this optimal dose physiological growth of tomato plants is the best (superior) than in doses below and above
100 Gy and control.
Keywords: Induction of mutations, Co-60 gamma radiation, physiological of tomato plants
pembuatannya. Selain itu nilai gizi yang terkandung
dalam tomat juga cukup tinggi, karena terdapat sejumlah
kandungan vitamin yang diperlukan oleh tubuh manusia.
Komponen utamanya berupa vitamin A, C dan D serta
banyak mengandung serat. Pada bidang kesehatan
manfaat tomat adalah sebagai pencegah penyakit
sariawan, menghilangkan jerawat dan mencegah penyakit
kanker. (Aisyah, 2014). Selain itu, tomat menjadi
tanaman unggulan nasional komoditas hortikultura dan
prioritas utama pada sejumlah provinsi di Indonesia.
Namun, produktivitas tomat di Indonesia masih relatif
rendah yaitu 16,61 ton/ha pada tahun 2013 dan
mengalami penurunan pada tahun 2014 sebanyak 15,96
PENDAHULUAN
Komoditas Tomat (Lycopersicon esculentum L.)
merupakan komoditas sayuran yang strategis dan
memiliki nilai ekonomi penting bagi Indonesia.
Banyaknya manfaat tomat dalam kehidupan manusia
menyebabkan tingginya permintaan terhadap tomat itu
sendiri sehingga peluang pasarnya terbuka secara luas,
baik peluang pasar di dalam negeri maupun untuk tujuan
ekspor. Beragamnya manfaat tomat ini tentu saja
memberikan
peluang
kepada
petani
untuk
membudidayakan tanaman tomat sebagai sumber
penghasilan. Salah satu kegunaan tomat adalah untuk
bahan masakan. Hampir seluruh jenis masakan di
Indonesia menggunakan tomat sebagai bahan dasar
5
e-ISSN: 2502 – 4868
Jurnal Keselamatan Radiasi dan Lingkungan
J. Kes. Rad & Ling, Vol 1. No 2 Desember, 2016
ton/ha (Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jendral
Hortikultura, 2014).
Begitu
banyak
manfaat
dari
tomat
mengindikasikan bahwa produktivitas tomat harus segera
ditingkatkan. Salah satu peningkatan dari segi kualitas
dapat dilakukan dengan cara induksi mutasi radiasi
gamma Co-60. Induksi mutasi adalah perubahan genetik
yang disebabkan oleh usaha manusia salah satu caranya
yaitu dengan bahan radioaktif. Pemuliaan tanaman secara
konvensional (banyak atau dalam jumlah besar) dilakukan
dengan hibridisasi (perkawinan silang berbagai jenis
spesies setiap tanaman), sedangkan pemuliaan secara
mutasi dapat diinduksi dengan mutagen fisik atau
mutagen kimia. Mutagen fisik adalah mutasi berupa
bahan fisika, yang mana sumbernya berupa sinar alfa,
beta dan gamma. Sedangkan mutagen kimia adalah
mutasi yang mempunyai kemampuan untuk menyusup di
antara basa nitrogen sehingga dapat menggangu replikasi
DNA. Pada umumnya mutagen fisik dapat menyebabkan
mutasi pada tahap kromosom, sedangkan mutagen kimia
umumnya menyebabkan mutasi pada tahapan gen atau
basa nitrogen (Aisyah, 2006).
Induksi mutasi adalah salah satu metode yang
efektif untuk meningkatkan keragaman tanaman. Mutasi
gen terjadi sebagai akibat perubahan dalam gen. Gen yang
berubah karena mutasi disebut mutan. Mutasi memiliki
arti penting bagi pemuliaan tanaman akibat radiasi
gamma Co-60, yaitu (1) Radiasi memungkinkan untuk
meningkatkan hanya satu karakter yang diinginkan saja,
tanpa mengubah karakter yang lainnya. (2) Tanaman yang
secara umum diperbanyak secara vegetatif pada umumnya
bersifat heterozigot (bentuk genotipe yang terjadi pada
individu) yang dapat menimbulkan keragaman yang
tinggi setelah dilakukannya paparan radiasi. (3) Radiasi
merupakan salah satu cara yang dapat dilakukan untuk
meningkatkan keragaman pada tanaman yang apomiksis
(terbentuknya individu baru yang berasal dari biji yang
tidak mengalami fertilisasi). Mutasi fisik juga dapat
menghasilkan karagaman yang lebih cepat dibandingkan
pemuliaan secara konvensional (banyak atau dalam
jumlah besar). Pemuliaan dengan mutasi fisik, selain
mempunyai beberapa keunggulan juga memiliki beberapa
kelemahan, dimana sifat yang diperoleh tidak dapat
diprediksi dan ketidakstabilan sifat-sifat genetik yang
muncul terhadap generasi berikutnya.
Berdasarkan
pertimbangan tersebut, telah dilakukan penelitian
terhadap efek induksi mutasi radiasi Gamma Co-60 pada
pertumbuhan fisiologi tanaman tomat (Lycopersicon
esculentum L.) untuk meningkatkan kualitas.
gamma adalah sebuah radiasi elektromagnetik yang
diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau
subatomik lainnya. Sinar gamma diproduksi oleh transisi
energi karena percepatan elektron, karena beberapa
transisi elektron memungkinkan untuk memiliki energi
lebih tinggi dari beberapa transisi nuklir, ada tumpangtindih antara apa yang kita sebut sinar gamma energi
rendah dan sinar-X energi tinggi.
Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan
genetik (DNA maupun RNA),
baik
pada
taraf
urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf
kromosom. Mutasi pada gen dapat mengarah pada
munculnya variasi-variasi baru pada spesies. Mutasi
dibedakan menjadi mutasi kecil (mutasi gen) dan mutasi
besar (mutasi kromosom). Mutasi kecil adalah perubahan
yang terjadi pada susunan molekul gen (DNA).
Sedangkan mutasi besar adalah perubahan yang terjadi
pada struktur dan susunan kromosom. Mutasi gen disebut
juga mutasi titik. Mutasi ini terjadi karena perubahan
urutan basa pada DNA atau dapat dikatakan sebagai
perubahan nukleotida pada DNA. Mutasi kromosom
merupakan struktur didalam sel berupa deret panjang
molekul yang terdiri dari satu molekul DNA yang
menghubungkan gen. Kromosom memiliki dua lengan,
yang panjangnya kadang sama dan kadang tidak sama,
lengan-lengan itu bergabung pada sentromer (lokasi
menempelnya benang spindel selama pembelahan mitosis
dan meiosis). Pengaruh bahan mutagen, khususnya
radiasi, yang paling banyak terjadi pada kromosom
tanaman
adalah
pecahnya
benang
kromosom
(Chromosome breakage atau chromosome aberration).
Sinar gamma juga dapat menekan pertumbuhan
akar, batang, dan daun (pertumbuhan vegetatif). Dosis
radiasi yang diberikan untuk mendapatkan individu yang
memperlihatkan perubahan sifat (mutan) tergantung pada
jenis tanaman, fase tumbuh, ukuran, kekerasan, dan bahan
yang akan dimutasi. Pemanfaatan radiasi sinar gamma
pada berbagai konsentrasi diharapkan mendapatkan jenis
varietas unggul yang mempunyai karakter buah yang baik
dari sebelumnya. Radiasi gamma dengan dosis yang
terlalu tinggi dapat memberikan efek negatif langsung
pada tanaman, karena dapat menyebabkan tanaman mati.
Hal ini memperlihatkan bahwa semakin tinggi dosis
radiasi gamma maka ketahanan hidup atau pertumbuhan
dari tanaman semakin rendah, bahkan pada dosis lebih
tinggi menyebabkan tanaman mati. Dosis radiasi yang
digunakan untuk menginduksi keragaman sangat
menentukan keberhasilan terbentuknya tanaman mutan.
Broertjes dan Van Harten (1988) melaporkan kisaran
dosis radiasi sinar gamma pada berbagai jenis tanaman
hias, dan untuk tanaman anyelir kisaran yang telah
dicobakan berada pada selang yang masih cukup lebar,
yaitu antara 25-120 Gy. Jika iradiasi dilakukan pada
benih, pada umumnya kisaran dosis yang efektif lebih
tinggi dibandingkan jika dilakukan pada bagian tanaman
lainnya, yaitu berkisar 50-250 Gy (Harten, 1998).
Semakin banyak kadar oksigen dan molekul air (H2O)
dalam materi yang diiradiasi, maka akan semakin banyak
pula radikal bebas yang terbentuk sehingga tanaman
menjadi lebih sensitif (Herison, et al., 2008). Untuk itu
maka perlu dicari dosis optimum yang dapat efektif
DASAR TEORI
Efek Radiasi terhadap Tanaman
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu
materi atau ruang dalam bentuk panas, partikel, atau
gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber
energi (Ritongga, 2008). Radiasi dapat menginduksi
terjadinya mutasi karena sel yang teradiasi akan dibebani
oleh
tenaga
kinetik
yang
tinggi,
sehingga
dapat mempengaruhi atau mengubah reaksi kimia sel
tanaman yang pada akhirnya dapat menyebabkan
terjadinya perubahan susunan kromosom tanaman. Sinar
6
Efek Induksi Mutasi Radiasi Gamma 60Co Pada Pertumbuhan Fisiologis
Gusti Ngurah Sutapa dan I Gde Antha Kasmawan
menghasilkan tanaman mutan yang pada umumnya terjadi
pada atau sedikit dibawah nilai LD50 (Lethal Dose 50).
LD50 adalah dosis yang menyebabkan 50% kematian dari
populasi yang diradiasi.
Pemberian dosis yang terlalu tinggi akan
menghambat pembelahan sel yang menyebabkan kematian
sel yang berpengaruh terhadap proses pertumbuhan
tanaman, menurunnya daya tumbuh dari tanaman dan
morfologi tanaman. Tetapi dosis radiasi yang terlalu
rendah tidak cukup untuk memutasi tanaman karena
frekuensi mutasi yang terlalu rendah hanya menghasilkan
sedikit sektor yang termutasi (Hammed et al., 2008).
Dari beberapa hasil penelitian tersebut,
menunjukkan bahwa pemberian sinar gamma dengan
konsentrasi tinggi secara umum dapat menurunkan
persentase pertumbuhan tanaman. Penurunan persentase
pertumbuhan tanaman akibat radiasi sinar gamma
disebabkan oleh adanya efek deterministik. Efek
deterministik adalah efek kematian sel yang disebabkan
oleh paparan radiasi. Ini muncul karena dosis paparan
radiasi yang diberikan di atas dosis ambang yang
seharusnya diterima. Semakin tinggi dosis radiasi maka
semakin tinggi efek deterministiknya. Tinggi tanaman
merupakan sifat kuantitatif yang dikendalikan oleh
banyak gen. Karakter tinggi tanaman atau penurunan
tinggi tanaman merupakan indikator yang paling umum
yang digunakan untuk melihat efek mutagen baik fisik
maupaun kimia (Aisyah, 2006).
Penurunan tinggi tanaman atau tanaman
menjadi kerdil karena pengaruh dosis yang tinggi
akibatnya adanya gangguan fisiologis atau kerusakan
kromosom yang diakibatkan oleh mutagen (radiasi sinar
gamma) yang diberikan. Sinar gamma termasuk ke
dalam radiasi pegion dan berinteraksi dengan atom atau
molekul untuk memproduksi radikal bebas (kehilangan
satu buah elektron dari pasangan elektron bebasnya)
dalam sel. Radikal tersebut dapat merusak atau
memodifikasi komponen yang sangat penting dalam sel
tanaman dan menyebabkan perubahan sebagian dari
morfologi, anatomi, biokimia dan fisiologi tanaman
tergantung dari level radiasinya. Hal ini menunjukkan
bahwa pemuliaan mutasi dapat menciptakan keragaman
genetik pada karakter kuantitatif (Al Safadi et al., 2009).
dikonsumsi manusia Pada umumnya mutagen fisik dapat
menyebabkan mutasi pada tahap kromosom, sedangkan
mutagen kimia umumnya menyebabkan mutasi pada
tahapan gen atau basa nitrogen (Aisyah, 2006). Mutasi
adalah suatu proses di mana suatu gen mengalami
perubahan struktur. Mutasi memiliki arti penting bagi
pemuliaan tanaman, yaitu (1) Iradiasi memungkinkan
untuk meningkatkan hanya satu karakter yang diinginkan
saja, tanpa mengubah karakter yang lainnya. (2) Tanaman
yang secara umum diperbanyak secara vegetatif pada
umumnya bersifat heterozigot yang dapat menimbulkan
keragaman yang tinggi setelah dilakukannya iradiasi. (3)
Iradiasi merupakan satu-satunya cara yang dapat
dilakukan untuk meningkatkan keragaman pada tanaman
yang steril dan apomiksis. Mutasi juga dapat
menghasilkan karagaman yang lebih cepat dibandingkan
pemuliaan secara konvensional. Pemuliaan dengan
mutasi, selain mempunyai beberapa keunggulan juga
memiliki beberapa kelemahan, dimana sifat yang
diperoleh tidak dapat diprediksi dan ketidakstabilan sifatsifat genetik yang muncul pada generasi berikutnya
(Syukur, 2000).
Aplikasi induksi mutasi dengan mutagen fisik
dapat dilakukan melalui beberapa teknik, yaitu (a) iradiasi
tunggal (acute iradiation), (b) chronic irradiation, (c)
iradiasi terbagi (frationated irradiation), dan (d) iradiasi
berulang. Iradiasi tunggal adalah iradiasi yang dilakukan
hanya dengan satu kali penembakan sekaligus. Chronic
irradiation adalah iradiasi dengan penembakan dosis
rendah, namun dilakukan secara terus-menerus selama
beberapa bulan. Iradiasi terbagi adalah radiasi dengan
penembakan yang seharusnya dilakukan hanya satu kali,
namun dilakukan dua kali penembakan dengan dosis
setengahnya sedangkan radiasi berulang adalah radiasi
dengan memberikan penembakan secara berulang dalam
jarak dan waktu yang tidak terlalu lama (Ritongga, 2008).
Dosis merupakan kadar dari sesuatu (kimiawi,
fisik,
biologis)
yang
dapat
mempengaruhi
suatu organisme secara biologis, makin besar kadarnya,
makin besar pula dosisnya. Dosis yang dipakai adalah
sinar gamma Co-60. Pemberian dosis pada tanaman tomat
memberikan efek pada pertumbuhannya, efek yang
diberikan bisa berdampak positif dan berdampak negatif.
Jika berdampak positif pada tanaman tomat, tomat akan
berbuah besar, manis serta bisa mempercepat proses
panen. Sedangkan dampak negatifnya adalah buah kecil,
daun keriting. Pada tanaman tomat, biji atau benih akan
diradiasi oleh sinar gamma Co-60. Hal yang harus
diperhatikan saat meradiasi tanaman tomat adalah biji
harus kering agar terjadi ionisasi langsung. Jika biji tidak
kering maka akan terjadi ionisasi tidak langsung. Ionisasi
langsung adalah radiasi yang diberikan tepat pada target,
sedangkan ionisasi tidak langsung adalah radiasi yang
tidak tepat pada target sehingga akan terjadi reaksi kimia
yang memicu terjadinya radikal bebas sehingga tanaman
akan sensitif. Dimana radiasi dapat menginduksi
terjadinya mutasi karena sel yang teradiasi akan dibebani
oleh tenaga kinetik yang tinggi, sehingga dapat
mempengaruhi atau mengubah reaksi kimia sel tanaman
yang pada akhirnya dapat menyebabkan terjadinya
perubahan susunan kromosom pada tanaman.
Pemuliaan Tanaman
Pemuliaan tanaman merupakan ilmu pengetahuan
yang bertujuan untuk memperbaiki sifat tanaman, baik
secara kualitatif maupun kuantitatif. Pemuliaan tanaman
bertujuan untuk menghasilkan varietas tanaman dengan
sifat-sifat seperti (morfologi, fisiologi, biokimia, dan
agronomi) serta tujuan ekonomi yang diinginkan.
Pemuliaan tanaman akan berhasil jika di dalam populasi
tersebut terdapat banyak variasi genetik. Variasi genetik
dapat diperoleh dengan salah satu cara, yaitu induksi
mutasi. Tanaman yang telah mengalami perubahan akibat
terjadinya mutasi genetik disebut mutan sedangkan zat
yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut mutagen.
Radiasi terhadap materi genetik tanaman tidak
mengakibatkan tanaman atau produk tanaman tersebut
menjadi bersifat radioaktif sehingga semua hasil
pemuliaan tanaman dengan radiasi aman untuk
7
e-ISSN: 2502 – 4868
Jurnal Keselamatan Radiasi dan Lingkungan
J. Kes. Rad & Ling, Vol 1. No 2 Desember, 2016
Munculnya bunga tomat tidak tergantung pada
fotoperiod (lamanya pencahayaan atau masa pencahayaan
harian matahari). Bunga tomat merupakan bunga
majemuk, terletak dalam rangkaian bunga yang terdiri
atas 4 sampai 14 kuntum bunga, menggantung pada
tangakai rangkaian bunga. Kedudukan rangkaian bunga
beragam, ada yang terletak di antara buku, pada ruas,
ujung batang, atau ujung cabang. Kelopak bunga
berjumlah 6, berujung runcing, dan berwarna hijau.
Mahkota bunga berjumlah 6, bagian pangkalnya
membentuk tabung pendek berwarna kuning. Bunga
tomat adalah bunga sempurna, memiliki benang sari,
bakal buah, kepala putik, dan tangaki putik. Benang sari
terletak mengelilingi putik, berjumlah 6, bertangaki
pendek, dan berwarna kuning cerah.
e. Buah
Buah tomat adalah buah buah buni, selagi masih
muda berwarna hijau dan berbulu serta relatif keras,
setelah tua berwarna merah muda, merah, atau kuning,
cerah dan mengilat, serta relatif lunak. Bentuk buah tomat
beragam, antara lain yaitu : lonjong, pipih, oval,
meruncing, dan bulat. Diameter buah tomat antara 2
sampai 15 cm, tergantung varietasnya. Jumlah ruang
didalam buah juga bervariasi, ada yang hanya 2 seperti
pada buah tomat cherry dan tomat roma atau lebih dari
dua seperti tomat marmade yang beruang 8. Pada buah
masih terdapat tangkai bunga yang beralih fungsi menjadi
tangkai buah serta kelopak bunga yang beralih fungsi
menjadi kelopak buah.
f. Biji
Pada setiap bakal buah tomat terdapat 250 – 1000
bakal biji. Dari jumlah tersebut, yang dapat berkembang
menjadi biji sekitar 20 % - 50 %, tergantung dari varietas,
teknik budi daya, dan lingkungan tumbuhannya. Biji
tomat berbentuk seperti ginjal, berbulu, berukuran lebar 2
– 4 mm dan panjang 3 – 5 mm, dan berwarna coklat
muda. Jumlah biji dalam setiap tomat beragam,
tergantung dari varietas dan ukurannya. Pada umumnya
setiap, 1 kg buah tomat berisi sekitar 4 g benih.
Sementara, dalam setiap 1 g biji berisi 200 – 500 butir biji
tomat. Biji kering yang disimpan dengan baik bisa
bertahan selama 3 – 4 tahun.
Meningat faktor yang mempengaruhi produksi
benih tomat, faktor perbanyakan bukanlah merupakan
parameter yang tepat untuk menghitung produksi benih.
Perhitungan produksi lebih mudah didekati dengan
kelipatan pertanaman. Faktor perbanyakan tanaman tomat
tipe indeterminate adalah 200 kali, sedangkan tanaman
tomat tipe determinate adalah 50 kali.
Tanaman Tomat
Tomat (Lycopersicon esculentum L) merupakan
tanaman asli dari Amerika Tengah dan Selatan. Tanaman
ini bisa tumbuh optimal pada kisaran suhu 20-27 oC dan
kelembaban antara 65% - 80% dengan curah hujan sekitar
750-1250 mg per tahun. Secara umum tomat tumbuh pada
ketinggian 1-1500 m diatas permukaan laut. Tomat
dikenal dengan berbagai nama, antara lain tomaat
(Belanda); pomme d’amut, tomate (Prancis); love apple
(Inggris); dan tomato (Italia). Di Indonesia tomat tersebar
hampir diseluruh wilayah antara lain Sumatra,
Kalimantan, Jawa, Bali, Nusa Tenggara dan Sulawesi
(Syukur, 2000).
Bagian – bagian tumbuhan tomat dapat
dideskripsikan sebagai berikut (Aisyah, 2014) :
a. Akar
Tanaman tomat memiliki akar tunggang, akar
cabang, serta akar serabut yang berwarna keputih-putihan
dan berbau khas. Perakaran tanaman tidak terlalu dalam,
menyebar kesemua arah hingga kedalaman rata-rata 30
sampai 40 cm, namun dapat mencapai kedalaman hingga
60-70 cm. akar tanaman tomat berfungsi untuk menopang
berdirinya tanaman serta menyerap air dan unsure hara
dari dalam tanah. Oleh karena itu, tingkat kesuburan tanah
dilapisan atas sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan
tanaman dan produksi buah, serta benih tanaman yang
dihasilkan.
b. Batang
Batang tanaman tomat berbentuk bulat, bercabang
mulai dari ketiak daun yang berada dekat dengan tanah.
Percabangan bagian bawah bertipe monopodial artinya
batang tanaman dapat dibedakan sebagai batang utama
dari cabang atau ranting yang lain. Batang pokok tanaman
tomat terlihat lebih besar daripada cabangnya.
Percabangan dibagian atas tanaman bertipe simpodial
artinya percabangan tumbuhan antara batang pokok
dengan percabangannya sulit dibedakan. Batang pokok
tanaman tomat ada yang dapat tumbuh terus hingga
mencapai ketinggian 2-3 meter, namun ada pula yang
pertumbuhannya terhenti setelah muncul rangakian
bunga. Batang dan cabang tidak berkayu dan dibagian
dalam batang hingga cabang terdapat empulur (bagian
terdalam dari batang tumbuhan berpembuluh) berwarna
hijau keputih-putihan. Kulit batang berwarna hijau dan
berbulu. Selagi masih muda batang tanaman mudah patah,
namun setelah tua menjadi kuat dan tidak mudah patah.
c. Daun
Daun tanaman tomat merupakan daun majemuk
yang bersirip gasal, duduk daun teratur pada batang dan
membentuk spiral dengan phyllotary 2/5. Daun berwarna
hijau, berukuran panjang antara 15-30 cm dan lebar daun
antara 10-25 cm. Tangkai daun berbentuk bulat,
berukuran panjang antara 3 sampai 6 cm. Jumlah sirip
daun antara 7-9, terletak berhadapan atau bergantian.
Sirip daun bergerigi tidak teratur. Sirip besar terkadang
ada yang bersirip lagi atau bersirip ganda. Panjang sirip
daun antara 5-10 cm dan berbentuk sedikit menggulung
ke atas. Daun tomat mengeluarkan bau yang khas jika
diremas.
d. Bunga
METODE
Waktu dan Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan dari bulan Mei hingga bulan
Agustus 2015. Lokasi penelitian dilakukan di Pusat
Aplikasi Isotop dan Radiasi (PAIR) untuk radiasi biji
tomat, sedangkan pengambilan data berupa pertumbuhan
fisiologi tanaman tomat dilakukan di Lahan I Gusti
Nyoman Merta, Desa Candikuning, Baturiti, Tabanan.
Pengujian sampel keradioaktifan buah tomat hasil panen
dilakukan di Sub Bidang Keselamatan Lingkungan,
8
Efek Induksi Mutasi Radiasi Gamma 60Co Pada Pertumbuhan Fisiologis
Gusti Ngurah Sutapa dan I Gde Antha Kasmawan
Bidang Radioekologi, BATAN, Jalan Lebakbulus Raya
No.49 Jakarta.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian telah dilakukan untuk menentukan efek
induksi mutasi radiasi gamma C0-60 pada pertumbuhan
fisiologi tanaman tomat (Lycopersicon esculentum L.).
Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 2 yakni grafik efek
radiasi gamma Co-60 terhadap pertumbuhan fisiologi
lebar daun, Gambar 3 yakni grafik efek radiasi gamma
Co-60 terhadap pertumbuhan fisiologi tinggi tanaman,
dan Gambar 4 histogram efek radiasi gamma Co-60
terhadap pertumbuhan fisiologi jumlah buah dan Gambar
5 adalah histogram efek radiasi gamma Co-60 terhadap
pertumbuhan fisiologi berat basah buah pada tanaman
tomat dengan variasi dosis dalam Gy.
Prosedur Penelitian
Proses Radiasi Biji Tomat dengan Iradiator
IRPASENA Co-60, langkah-langkah yang dlakukan
sebagai berikut :
1. Biji tomat disiapkan sebanyak 180 biji, yaitu
masing-masing 30 biji untuk kontrol, perlakuan
dosis 50 Gy, 100 Gy, 150 Gy, 200 Gy dan 250
Gy.
2. Penyinaran dilakukan menggunakan iradiator
IRPASENA dengan sumber Co-60 dengan SSD
(Source Surface Distance) konstan.
3. Setelah biji tomat diradiasi, disiapkan tempat
berukuran 50 x 40 cm untuk pembibitan biji
tomat.
4. Setelah tomat hidup dan berumur 1 minggu,
tanaman tomat dipindahkan pada lahan yang
sudah disiapkan dengan media meliputi
pemasangan polybag, tanah subur.
5. Setelah berumur 1 bulan tanaman tomat diberi
pupuk kandang, dan dilakukan pemasangan
bambu yang bertujuan agar tanaman tumbuhnya
ke atas.
6. Tanaman tomat yang sudah hidup diamati
perkembangan fisiologinya berupa tinggi tanaman
dan lebar daun. Kemudian suhu dan
kelembabannya dicatat, suhu yang efektif untuk
tanaman tomat antara 20-27oC dengan
kelembaban antara 65% - 80%.
7. Tanaman tomat diamati pertumbuhannya setiap
hari sampai tanaman berbuah sekitar 2-3 bulan.
8. Setelah tanaman berbuah tahap selanjutnya
dilalukan pengukuran fisiologi tanaman seperti
lebar daun, tinggi tanaman, jumlah buah dan berat
basah buah baik untuk kontrol maupun perlakuan.
9. Dari semua perlakuan dosis radiasi dan hasil
pengukuran fisiologi tanaman tersebut dapat
diketahui pertumbuhan fisiologi tanaman tomat
yang baik atau unggul.
Alur Penelitian
Alur penelitian ditunjukkan pada Gambar 3.1
sebagai berikut :
Gambar 2. Pertumbuhan fisiologi lebar daun
tanaman tomat dari umur 1 minggu
hingga 12 minggu untuk variasi dosis
radiasi gamma Co-60.
Gambar 3. Pertumbuhan fisiologi tinggi tanaman
tomat dari umur 1 minggu hingga 12
minggu untuk variasi dosis radiasi
gamma 60Co.
Secara umum peningkatan pertumbuhan fisiologis
tanaman tomat baik untuk lebar daun dan tinggi tanaman
menunjukkan kecendrungan yang sama terhadap kontrol
maupun perlakuan. Pertumbuhan terjadi sangat lambat
dari minggu-1 hingga minggu-5, mulai minggu-5 laju
pertumbuhan meningkat dengan cepat sampai minggu-8
dan kembali melambat sampai masa panen. Gambar 2 dan
Gambar 3 sesuai dengan kurva laju pertumbuhan tanaman
secara umum yang disebut dengan kurva sigmoidal
(Subekti, 2012). Kurva sigmiodal menunjukkan terjadinya
tiga fase pertumbuhan pada tanaman yaitu fase inisiasi
Gambar 1. Alur Penelitian, dari iradiasi gamma hingga
pengamatan fisiologis.
9
e-ISSN: 2502 – 4868
Jurnal Keselamatan Radiasi dan Lingkungan
J. Kes. Rad & Ling, Vol 1. No 2 Desember, 2016
adalah pertumbuhan lambat karena jumlah sel sedikit,
fase sentral adalah jumlah sel meningkat sangat cepat
karena besarnya pembelahan sel dan fase akhir adalah
pertumbuhan menurun kemudian berhenti.
Peningkatan pertumbuhan fisiologi tanaman
tomat terhadap dosis radiasi gamma paling besar terjadi
pada dosis 100 Gy, sedangkan pertumbuhan fisiologis
tanaman tomat terhadap dosis baik kontrol maupun
perlakuan dosis 50 Gy, 150 Gy, 200 Gy dan 250 Gy
menunjukan peningkatan hamper sama. Hal ini didukung
oleh hasil uji statistik yang menunjukkan bahwa dosis 100
Gy menghasilkan efek yang berbeda nyata (p<0,05) pada
tomat dibandingkan dengan dosis lainya. Dosis dibawah
100 Gy belum memberikan efek terhadap tanaman tomat
sedangkan dosis diatas 100 Gy meberikan tekannan
terhadap pertumbuhan tanaman tomat sehingga
pertumbuhan menjadi menurun. Pernyataan ini sesuai
dengan
pendapat Hammed et al. (2008) dimana
pemberian dosis yang terlalu tinggi akan menghambat
pembelahan sel yang menyebabkan kematian sel yang
berpengaruh terhadap proses pertumbuhan tanaman,
menurunnya daya tumbuh dari tanaman dan morfologi
tanaman. Tetapi dosis radiasi yang terlalu rendah tidak
cukup untuk memutasi tanaman karena frekuensi mutasi
yang terlalu rendah hanya menghasilkan sedikit sektor
yang termutasi.
Dari kedua grafik tersebut diatas dapat
dinyatakan bahwa pertumbuhan fisiologis lebar daun dan
tinggi tanaman yang tepat pada dosis radiasi gamma Co60 100 Gy. Radiasi Gamma dosis tinggi dapat
mengganggu sintesa protein, keseimbangan hormon,
pertukaran gas pada daun, pertukaran air dan aktifitas
enzim (Hammed, et al., 2008) dalam (Herison, et al.,
2010). Kerusakan fisiologis dapat berupa kematiaan sel,
terhambatnya pembelahan sel, peningkatan frekuensi
pembentukan jaringan dan perubahan pada kapasitas
bereproduksi. Selain itu juga dapat menyebabkan mutasi,
sehingga daun berukuran lebih kecil dari yang tidak diberi
perlakuan (Subekti, 2012). Harison, et.al (2008)
menyatakan bahwa dosis sinar gamma yang lebih tinggi
menyebabkan kerusakan sel dan mengalami kerusakan
fisiologi.
pada biji.
Gambar 4. Grafik jumlah buah mulai buah tumbuh
pada minggu ke-8 (8) hingga buah
tomat dipanen pada minggu ke-12
(12) untuk vareasi dosis radiasi
gamma Co-60.
Gambar 5. Grafik berat buah tomat pada masingmasing dosis radiasi gamma Co-60
mulai minggu ke-8 (8) hingga minggu
ke-12 (12).
Menurut Ismachin (1972), induksi dengan mutagen
sebenarnya merupakan perlakuan yang bersifat merusak,
bukan penyusunan, pengaturan, atau perekayasaan gen.
Oleh karena itu, kerusakan yang terjadi berlaku umum,
yakni semua sel akan dirusak, sehingga mengakibatkan
pertumbuhan tanaman mengalami
gangguan.
Pada
tanaman generasi pertama, yakni generasi perlakuan,
tanaman mengalami kerusakan fisiologis. Dalam
penelitian ini diperoleh peluang terjadinya kerusakan
genetik yang ditunjukkan dengan perubahan sifat yang
positif, tidak hanya kerusakan sel secara fisiologis.
Pernyataan efek (sifat) positif terjadi pada dosis 100 Gy,
sesuai dengan pendapat dari Ritongga (2008) pemberian
dosis pada tanaman tomat memberikan efek pada
pertumbuhannya, efek yang diberikan bisa berdampak
positif dan berdampak negatif. Jika berdampak positif
pada tanaman tomat, maka tanaman tomat akan berbuah
besar, manis serta bisa mempercepat proses panen.
Sedangkan dampak negatifnya adalah buahnya kecil, daun
keriting dan pertumbuhan menjadi kerdil.
Demikian juga terjadi pada histogram berat basah
buah tomat pada masing-masing dosis radiasi gamma Co60 menunjukan hasil yang hampir sama dengan jumlah
buah tomat per tandannya. Berat basah buah tomat
tertinggi tercapai pada dosis radiasi gamma Co-60 100 Gy
hingga 3,2 kg per tandanya. Dibawah dosis 100 Gy
Hasil penelitian terhadaap pertumbuhan fisiologis
ditinjau dari jumlah buah dan berat basah buah tomat
seperti ditunjukan Gambar 4 dan Gambar 5 memberikan
pola histogram yang hampir sama. Jumlah buah kontrol
hanya mencapai 20 buah per tandannya. Pemberian
perlakuan dosis radiasi gamma Co-60 menunjukkan
peningkatan jumlah buah hingga mencapai jumlah buah
tertinggi pada dosis 100 Gy. Namun dengan peningkatan
dosis radiasi di atas 100 Gy menunjukkan penurunan
jumlah buah per tandannya. Dosis tertinggi 250 Gy
menyebabkan penurunan jumlah buah hingga di bawah
jumlah buah kontrol. Secara fisik makin tinggi dosis
radiasi, pertumbuhan tanaman juga makin terhambat, baik
tinggi maupun ukuran bagian bagian tanaman (Subekti,
2012).
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa tidak ada
perbedaan nyata (p>0,05) pada lebar daun dan tinggi
pohon tomat, namun terdapat perbedaan nyata pada
jumlah buah (p<0,05) antar dosis iradiasi yang diberikan
10
Efek Induksi Mutasi Radiasi Gamma 60Co Pada Pertumbuhan Fisiologis
Gusti Ngurah Sutapa dan I Gde Antha Kasmawan
menunjukan peningkatan berat basah
dibandingkan
kontrol,
seperti
ditunjukan
Gambar 6.
buah
oleh
3.
4.
5.
6.
7.
Gambar 6. Buah tomat control (0 Gy) dan tomat unggul
(100Gy)
Dibawah dosis 100 Gy menunjukan peningkatan berat
basah buah dibandingkan kontrol. Sedangkan diatas dosis
100 Gy terjadi penurunan berat basah buah hingga hampir
sama dengan berat basah buah kontrol. Hasil penelitian
ini sesuai dengan pernyataan Aisyah (2006), dimana
penurunan berat buah tanaman tersebut dapat terjadi
karena radiasi dapat menyebabkan rusaknya kromosom
tanaman, sehingga mengakibatkan terganggunya tanaman
tersebut. Ionisasi akibat radiasi dapat mengelompokan
molekul-molekul sepanjang jalur ion yang tertinggal
karena radiasi yang dapat menyebabkan mutasi gen atau
kerusakan kromosom. Menurut Al Safadi et al. (2000)
penggunaan radiasi gamma dosis rendah dapat
menstimulasi dan meningkatkan diffrensiasi sel.
8.
9.
KESIMPULAN
Hasil penelitian menunjukan bahwa laju
pertumbuhan fisiologi tanaman tomat sesuai dengan kurva
sigmiodal pertumbuhan tanaman. Pertumbuhan fisiologi
lebar daun, tinggi tanaman, jumlah buah dan berat basah
buah tomat terjadi pada dosis radiasi gamma Co-60
optimal 100 Gy. Pada dosis optimal tersebut pertumbuhan
fisiologis tanaman tomat yang terbaik (unggul)
dibandingkan pada dosis dibawah dan diatas 100 Gy
maupun kontrol.
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Pusat
Aplikasi dan Radiasi BATAN. Ucapan terima kasih
disampaikan pula kepada Bapak Dr. Mukh Syaifudin dan
Bapak Dr. Eko Pujadi di PTKMR BATAN serta semua
staf yang telah membantu sepenuhnya sehingga penelitian
ini dapat terselesaikan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Aisyah, S. I. 2006. Mutasi induksi, hal. 159 - 178.
Dalam S. Sastrosumarjo (Ed.)
2. AlSafadi, B, N. MirAli dan M.T.E. Arabi. 2000.
Improvement of garlic (Allium sativum L.) resistence
to white rotand storability using gamma irradiation
11
unduced mutation. J. Amer Soc. Hort. Sci. 121:
599603. Sitogenetika Tanaman. IPB Press. Bogor.
Broettjes, C. and A.M.V. Harten. 1988. Application
of Mutation Breeding Methods in The Improvement
of Vegetatively Propagated Crops. Elsevier.
Amsterdam. 316p.
Herison, C., Rustikawati, Sujono H. S., Syarifah I. A.
2008. Induksi mutasi melalui sinar gamma terhadap
benih untuk meningkatkan keragaman populasi dasar
jagung (Zea mays L.). Akta Agrosia 11(1):57-62.
Ismachin, M. 1988. Pemuliaan tanaman dengan
mutasi buatan. Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi.
Jakarta: BATAN
Ritongga, A., Wulansari, A., 2008, Pengaruh Induksi
Mutasi Radiasi Gamma pada Beberapa Tanaman,
FAPERTA, IPB, Bogor.
Syukur, S. 2000. Efek Iradiasi Gamma pada
Pembentukan Variasi Klon dari Catharantus roseus
[L.] Don. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan
Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi.
Biochemistry Biotechnology Lab. Andalas University
Padang. Padang. 33-37.
Subekti, N.A., Syafruddin, Efendi R., dkk. 2012.
Morfologi Tanaman dan Fase Pertumbuhan Jagung,
ttp://balitsereal.litbang.deptan.go.id/
ind/images/stories/empat.pdf, diakses tanggal 27
Maret 2013.
Van Harten, A.M. 1998. Mutation breeding. Theory
and Practical Aplication New York. Cambridge
University Press. p. 342